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氨气竟是雾霾的促进剂


作为一种碱性气体,氨气可以同水以及酸性物质反应。正是这种独特的化学特性,使氨气扮演了坏空气推手的角色。

铵盐是氨在PM2.5中的主要存在形式,其主要有硫酸铵和硝酸铵。硫酸铵、硝酸铵分别由二氧化硫、氮氧化物的氧化产物和氨中和反应生成。

关于硫酸铵、硝酸铵在PM2.5中的质量浓度,多位接受财新记者采访的科学家所持看法比王跃思还要“激进”。

宋宇认为,在平日的轻污染天气中,硫酸铵、硝酸铵总质量在PM2.5总质量中占比为30%左右,部分重污染天会超过60%。宋宇多年致力于大气扩散的数值模拟、大气污染源解析等方面的研究。

北京环科院大气所所长彭应登的研究数据显示,两者平时约占30%多,但重度雾霾时能突破50%,“像北京,今年最严重时,占到50%多。”

中国农业大学资源与环境学院教授刘学军的研究数据也显示,平时占比15%-30%,严重时高于50%。

在空气学者眼中,雾霾或灰霾与氨的关系显而易见。

燃煤、汽车尾气污染源等排放出的二氧化硫、氮氧化物,在大气中先氧化成气态硫酸、硝酸,再与农业、工业排放的过量氨气中和,生成硫酸铵、硝酸铵颗粒物。

在充分吸收水分后,上述颗粒物的直径涨到可以接近可见光的波段,消光作用极强。其消光效能是粗颗粒物的5倍左右。这样的细颗粒物达到特定浓度后,灰霾天气就会出现。

氨溶于水,1体积水能溶解700体积的氨,这意味着当大气湿度增高时,氨会更容易与水进行反应,水又吸收了二氧化硫和二氧化氮,变成液相亚硫酸和亚硝酸。在合适的氧化反应条件下,(后两者)就会转化成硫酸和硝酸,与氨发生中和反应,生成颗粒态的硫酸铵和硝酸铵。大气中的氨对颗粒物的形成和增长起着极其重要的作用,可以说是大气霾污染的生成促进剂。

相比质量浓度,用铵离子的摩尔浓度来说明氨污染严重性。摩尔表示物质的量,铵离子摩尔浓度指单位体积内铵(NH4+,氨分子衍生出的阳离子)的摩尔量,而非质量。

在北京,铵离子在PM2.5无机盐中所占的摩尔浓度,天气良好时约10%,重污染天气里,铵离子在PM2.5无机盐中的摩尔浓度达50%。并且,在重污染天气中,铵离子在所有污染成份中的摩尔浓度排第一位。

氨污染的可怕,还在于其在重污染天气里具有爆发效应。从清洁天变成污染天时,与氨直接相关的硫酸铵、硝酸铵的浓度增长非常快,可达十几倍,而其他污染物质如有机碳(OC)等的浓度只增长几倍。

所谓重污染天气,常伴随着高相对湿度和小风,这很利于二氧化硫、氮氧化物、氨在大气中的积累。氨可以提高液滴的碱性,液相环境可能成为二氧化硫氧化的主要场所。液滴中生成的硫酸铵和硝酸铵在空气中进一步积累,便成为大气能见度的致命杀手。


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